城市軌道交通信號基礎(chǔ)設(shè)備

高等職業(yè)教育城市軌道交通通信信號技術(shù)專業(yè)系列規(guī)劃教材

城市軌道交通信號基礎(chǔ)設(shè)備

林瑜筠林一鳴主編

◎

趙德生劉湘國張玉霞副主編

◎

中國鐵道出版社有限公司

年北京

2020·

內(nèi)容簡介

本書為高等職業(yè)教育城市軌道交通通信信號技術(shù)專業(yè)系列規(guī)劃教材之一全面介紹了城

,

市軌道交通信號各種基礎(chǔ)設(shè)備的基本組成基本原理和應(yīng)用共包含章內(nèi)容分別是信號

、,10,:

繼電器信號機(jī)轉(zhuǎn)轍機(jī)軌道電路計軸器應(yīng)答器信號電源光電纜防雷和接地裝置以

、、、、、、、()、,

及光纖骨干網(wǎng)

。

本書可作為職業(yè)院校城市軌道交通通信信號技術(shù)專業(yè)的教材及城市軌道交通技術(shù)的培訓(xùn)

用書也可作為從事城市軌道交通信號專業(yè)的工程技術(shù)人員和技術(shù)工人的學(xué)習(xí)資料

,。

圖書在版編目(CIP)數(shù)據(jù)

城市軌道交通信號基礎(chǔ)設(shè)備林瑜筠林一鳴主編北京

/,.—:

中國鐵道出版社有限公司

,2020.8

高等職業(yè)教育城市軌道交通通信信號技術(shù)專業(yè)系列規(guī)劃教材

ISBN978-7-113-26933-3

城林林城市鐵路鐵路信號信號

Ⅰ.①…Ⅱ.①…②…Ⅲ.①--

設(shè)備高等職業(yè)教育教材

--Ⅳ.①U239.5

中國版本圖書館數(shù)據(jù)核字第號

CIP(2020)092154

書名:城市軌道交通信號基礎(chǔ)設(shè)備

作者:林瑜筠林一鳴

策劃:呂繼函

責(zé)任編輯:呂繼函編輯部電話:電子郵箱:

(010)51873205312705696@

封面設(shè)計:尚明龍

責(zé)任校對:苗丹

責(zé)任印制:樊啟鵬

出版發(fā)行:中國鐵道出版社有限公司北京市西城區(qū)右安門西街號

(100054,8)

網(wǎng)址:

印刷:三河市興博印務(wù)有限公司

版次:年月第版年月第次印刷

202081202081

開本:印張字?jǐn)?shù)千

787mm×1092mm1/16:16:410

書號:

ISBN978-7-113-26933-3

定價:元

39.00

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凡購買鐵道版圖書如有印制質(zhì)量問題請與本社讀者服務(wù)部聯(lián)系調(diào)換電話

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:(010)51873659,(021)73659,(010)63549480

前言

城市軌道交通(包括地鐵系統(tǒng)、輕軌系統(tǒng)、單軌系統(tǒng)、有軌電車、磁浮系統(tǒng)、自

動導(dǎo)向軌道系統(tǒng)和市域快速軌道系統(tǒng))具有運(yùn)量大、速度快、安全可靠、污染輕、受

其他交通方式干擾小等特點(diǎn),能夠改善城市交通擁擠、乘車?yán)щy的問題,對減少空

氣污染也有一定作用。因此,城市軌道交通是現(xiàn)代化都市所必需的交通方式。

世紀(jì)年代以來,我國城市軌道交通加快了建設(shè)步伐,尤其是進(jìn)入世

209021

紀(jì),迎來了城市軌道交通建設(shè)的高潮。截至年底,我國除北京、上海、天津、

2019

重慶、廣州、深圳、武漢、南京、杭州、寧波、廈門、青島、沈陽、大連、長春、哈爾濱、成

都、西安、蘇州、無錫、福州、南昌、長沙、昆明、鄭州、合肥、南寧、石家莊、佛山、東

莞、貴陽、烏魯木齊、常州、徐州、濟(jì)南、呼和浩特、蘭州等個城市已建成規(guī)模和

40

檔次不同的地鐵和輕軌并進(jìn)行擴(kuò)展和延伸外,還有南通、紹興、洛陽、濟(jì)南、蘭州、

蕪湖、太原等正在建設(shè),城市軌道交通運(yùn)營總里程已達(dá)(未計入港澳臺

6736.2km

地區(qū)數(shù)據(jù)),居世界第一位,并呈現(xiàn)著十分廣闊的發(fā)展前景。

在城市軌道交通的各項設(shè)備中,信號設(shè)備是非常重要和關(guān)鍵的,具有不可替

代的作用。城市軌道交通的安全、運(yùn)行速度、輸送能力和運(yùn)行效率與信號系統(tǒng)密

切相關(guān),采用已成為城市軌道交通的共同選擇。信號系統(tǒng)不僅是城市軌道

ATC

交通安全運(yùn)行的保證,而且也已成為城市軌道交通調(diào)度指揮和運(yùn)營管理的中樞神

經(jīng)。選擇合適的信號系統(tǒng)可以產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

城市軌道交通的各項信號基礎(chǔ)設(shè)備,包括信號繼電器、信號機(jī)、轉(zhuǎn)轍機(jī)、軌道

電路、計軸器、應(yīng)答器、信號電源屏、光(電)纜、防雷和接地裝置等,它們是構(gòu)成城

市軌道交通聯(lián)鎖系統(tǒng)和系統(tǒng)的基礎(chǔ)。因此,熟悉各項信號基礎(chǔ)設(shè)備的基本

ATC

組成、基本原理和應(yīng)用,對于掌握聯(lián)鎖技術(shù)和技術(shù)是必需的。

ATC

隨著城市軌道交通信號技術(shù)的發(fā)展,信號基礎(chǔ)設(shè)備也在發(fā)展之中。本書在編

寫中根據(jù)當(dāng)前城市軌道交通信號系統(tǒng)的實(shí)際情況,對已淘汰的設(shè)備,如時間繼電

器、燈絲轉(zhuǎn)換繼電器、動態(tài)繼電器、透鏡式色燈信號機(jī)不予以介紹,對目前現(xiàn)場應(yīng)

用廣泛的設(shè)備,如單獨(dú)作為一節(jié)進(jìn)行介紹。

LTE-M

本書盡可能涵蓋全國各地城市軌道交通所采用的信號基礎(chǔ)設(shè)備,并且顧及早

期和近期的不同情況,各地各校在組織教學(xué)時,應(yīng)本著因地制宜、因時制宜的原則

Ⅰ

··

城市軌道交通信號基礎(chǔ)設(shè)備

選擇教學(xué)內(nèi)容。本書不介紹鐵路信號基礎(chǔ)設(shè)備的內(nèi)容,需要了解相關(guān)內(nèi)容時請閱

讀相關(guān)書籍。本課程是《城市軌道交通概論》的后續(xù)課程,凡是《城市軌道交通概

論》中介紹的內(nèi)容,不再重復(fù);本課程同時也是《城市軌道交通聯(lián)鎖系統(tǒng)》《城市軌

道交通系統(tǒng)》的前導(dǎo)課,凡是應(yīng)該在《城市軌道交通聯(lián)鎖系統(tǒng)》《城市軌道交

ATC

通系統(tǒng)》中介紹的內(nèi)容,本書一律不再贅述。

ATC

本書由南京鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院林瑜筠、上海地鐵維護(hù)保障有限公司通號分公

司林一鳴任主編,南京鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院趙德生、湖南高速鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院

劉湘國、陜西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院張玉霞任副主編。林瑜筠編寫了第一章、第二章

和第三章;趙德生編寫了第四章;張玉霞編寫了第五章和第六章;劉湘國編寫了第

七章;林一鳴編寫了第八章、第九章和第十章。

本書在編寫過程中,得到許多單位和同仁的大力支持和熱情幫助,于此表示

衷心的感謝。

由于我國城市軌道交通信號設(shè)備制式紛雜,資料難以搜集齊全,再加上編者

水平所限,時間倉促,書中不免有錯誤、疏漏、不妥之處,懇望讀者批評指正,以不

斷提高本書水平,為我國城市軌道交通事業(yè)的發(fā)展盡綿薄之力。

編者

年月

20204

Ⅱ

··

目錄

第一章信號繼電器………………

1

第一節(jié)信號繼電器概述………………………

1

第二節(jié)安全型繼電器…………

4

第三節(jié)交流二元繼電器……………………

25

第四節(jié)繼電器的應(yīng)用………………………

27

復(fù)習(xí)思考題……………………

35

第二章信號機(jī)………………

37

第一節(jié)信號機(jī)…………

LED37

第二節(jié)軌旁信號機(jī)…………

40

復(fù)習(xí)思考題……………………

44

第三章轉(zhuǎn)轍機(jī)………………

45

第一節(jié)概述……………

45

第二節(jié)系列電動轉(zhuǎn)轍機(jī)………………

ZD646

第三節(jié)外鎖閉裝置…………

59

第四節(jié)型電動轉(zhuǎn)轍機(jī)………………

S700K62

第五節(jié)系列電動轉(zhuǎn)轍機(jī)……………

ZD(J)971

第六節(jié)型電動液壓轉(zhuǎn)轍機(jī)……………

ZYJ774

復(fù)習(xí)思考題……………………

87

第四章軌道電路………………

88

第一節(jié)軌道電路概述………………………

88

第二節(jié)交流工頻軌道電路…………………

93

第三節(jié)音頻軌道電路………………………

107

第四節(jié)軌道電路的基本工作狀態(tài)和基本參數(shù)……………

137

復(fù)習(xí)思考題……………………

141

第五章計軸器………………

142

第一節(jié)計軸器的結(jié)構(gòu)和工作原理…………

142

第二節(jié)計軸器的應(yīng)用………………………

147

復(fù)習(xí)思考題……………………

148

Ⅰ

··

城市軌道交通信號基礎(chǔ)設(shè)備

第六章應(yīng)答器………………

149

第一節(jié)應(yīng)答器的結(jié)構(gòu)和工作原理…………

149

第二節(jié)應(yīng)答器的應(yīng)用………………………

152

復(fù)習(xí)思考題……………………

155

第七章信號電源………………

156

第一節(jié)信號電源屏…………

156

第二節(jié)………………

UPS187

第三節(jié)蓄電池…………

193

復(fù)習(xí)思考題……………………

198

第八章光(電)纜………………

200

第一節(jié)正線用的光電纜…………………

()200

第二節(jié)車輛段停車場用的電纜…………

/204

復(fù)習(xí)思考題……………………

207

第九章防雷和接地裝置………………………

208

第一節(jié)信號設(shè)備防雷………………………

208

第二節(jié)信號設(shè)備接地裝置…………………

220

復(fù)習(xí)思考題……………………

223

第十章光纖骨干網(wǎng)……………

225

第一節(jié)光纖和光纜…………

225

第二節(jié)傳輸技術(shù)……………………

SDH229

第三節(jié)……………

LTE-M241

復(fù)習(xí)思考題……………………

246

名稱術(shù)語英(縮略語)中對照……………………

247

參考文獻(xiàn)…………………………

249

Ⅱ

··

第一章信號繼電器

第一章信號繼電器

繼電器是自動控制系統(tǒng)中常用的電器它用于接通和斷開電路用以發(fā)布控制命令和反映

,,

設(shè)備狀態(tài)從而構(gòu)成自動控制和遠(yuǎn)程控制電路各個領(lǐng)域的自動控制系統(tǒng)無一不采用繼電器

,。。

城市軌道交通信號技術(shù)中廣泛采用繼電器稱之為信號繼電器在信號系統(tǒng)中可簡稱繼電

,(,

器無論其作為繼電式信號系統(tǒng)的核心部件還是作為電子式或計算機(jī)式信號系統(tǒng)的接口部

),,

件都發(fā)揮著重要的作用繼電器動作的可靠性直接影響到信號系統(tǒng)的可靠性和安全性

,。。

第一節(jié)信號繼電器概述

一、繼電器的基本原理

繼電器是一種電勵開關(guān)其類型很多性能各不相同結(jié)構(gòu)形式各種各樣但都由電磁系統(tǒng)

,,,,

和接點(diǎn)系統(tǒng)兩大主要部分組成電磁系統(tǒng)主要由線圈固定的鐵芯和軛鐵以及可動的銜鐵構(gòu)

。、,

成接點(diǎn)系統(tǒng)主要由動接點(diǎn)和靜接點(diǎn)構(gòu)成在線圈中通入一定數(shù)值的電流后由電磁作用或感

;。,

應(yīng)方法產(chǎn)生電磁吸引力吸引銜鐵銜鐵帶動接點(diǎn)系統(tǒng)改變其狀態(tài)以反映輸入電流的狀況

,,,,。

最簡單的電磁繼電器如圖所示它就是一個帶接點(diǎn)的電磁鐵其動作原理也與電磁

1-1(a)。,

鐵相似給線圈中通以一定數(shù)值的電流后在銜鐵和鐵芯之間就產(chǎn)生一定數(shù)量的磁通該磁通經(jīng)

。,,

鐵芯銜鐵軛鐵和氣隙形成一個閉合磁路鐵芯對銜鐵就產(chǎn)生了吸引力吸引力大小取決于所

、、,。

通電流的大小當(dāng)電流增大到一定值吸引力增大到能克服銜鐵向鐵芯運(yùn)動的阻力時主要是銜

。,(

鐵自重銜鐵就被吸向鐵芯由銜鐵帶動的動接點(diǎn)隨銜鐵一起動作的接點(diǎn)也隨之動作與動

),。(),

合接點(diǎn)前接點(diǎn)以下稱前接點(diǎn)接通此狀態(tài)稱為繼電器勵磁吸起以下簡稱吸起

(,)。()。

吸引力隨電流的減小而減小當(dāng)吸引力減小到不足以克服銜鐵重力時銜鐵靠自重落下稱

,(

為釋放銜鐵帶動動接點(diǎn)與前接點(diǎn)斷開與動斷接點(diǎn)后接點(diǎn)以下稱后接點(diǎn)接通此狀態(tài)稱

),,(,)。

為繼電器失磁落下以下簡稱落下

()。

圖電磁繼電器的基本原理

1-1

1

··

城市軌道交通信號基礎(chǔ)設(shè)備

可見繼電器具有開關(guān)特性可利用它的接點(diǎn)通斷電路構(gòu)成各種控制和表示電路例如

,,、,。

可構(gòu)成圖中的信號點(diǎn)燈電路前接點(diǎn)接通點(diǎn)亮綠燈后接點(diǎn)接通點(diǎn)亮紅燈

1-1(b),,。

二、繼電器的繼電特性

繼電器的特性是當(dāng)輸入量達(dá)到一定值時輸出量發(fā)生突變?nèi)鐖D所示繼電器線圈回

,,1-2。

路為輸入回路繼電器接點(diǎn)所在回路為輸出電路當(dāng)線圈中電流I從增加到某一定值I

,。x0x2

時繼電器銜鐵被吸引前接點(diǎn)閉合接點(diǎn)回路中的電流I從突然增大到I此后若I繼

x

,,,y0y2。,

續(xù)增大由于接點(diǎn)回路中阻值不變I保持不變當(dāng)線圈中電流I減小到I時繼電器銜鐵

,,y。xx1,

釋放輸出電流I突然從I減小到此后I再減小I保持為不變

x

,yy20。,,y0。

圖繼電特性

1-2

三、繼電器的作用

繼電器具有繼電特性能以極小的電信號來控制執(zhí)行電路中相當(dāng)大的對象能控制數(shù)個對

,,

象和數(shù)個回路能控制遠(yuǎn)距離的對象由于繼電器的這種性能給自動控制和遠(yuǎn)程控制創(chuàng)造了

,。,

便利的條件所以它廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)各部門的生產(chǎn)過程控制和國防系統(tǒng)的自動和遠(yuǎn)程控

,,

制之中也廣泛應(yīng)用于城市軌道交通信號技術(shù)的各個方面

,。

隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展電子器件尤其是微型計算機(jī)以其速度快體積小容量大功能

,、、、

強(qiáng)等技術(shù)優(yōu)勢在相當(dāng)大程度上逐漸取代繼電器構(gòu)成自動控制和遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)使技術(shù)水準(zhǔn)

,,,

大大提高但是繼電器與電子器件相比仍具有一定的優(yōu)勢如開關(guān)性能好閉合時阻抗小

。,,,(、

斷開時阻抗大有故障安全發(fā)生故障時導(dǎo)向安全性能能控制多個回路抗雷擊性能

),“—”(),,

強(qiáng)無噪聲不受周圍溫度影響等因此它仍然具有廣闊的應(yīng)用空間將長期存在

,,。,,。

以前信號繼電器在以繼電技術(shù)構(gòu)成的系統(tǒng)如繼電集中聯(lián)鎖中起著核心作用而信號

,,,。

繼電器在以電子元件和計算機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)如計算機(jī)聯(lián)鎖等系統(tǒng)中作為其接口部件具有將

,,,

系統(tǒng)主機(jī)與信號機(jī)軌道電路轉(zhuǎn)轍機(jī)等執(zhí)行部件結(jié)合起來的作用雖然已出現(xiàn)全電子化的系

、、。

統(tǒng)但要全部取消繼電器仍然需要相當(dāng)長的時期所以不僅現(xiàn)在而且未來信號繼電器在城

,。,,,

市軌道交通信號技術(shù)領(lǐng)域中始終起著重要的作用

。

四、城市軌道交通對繼電器的要求

信號繼電器作為城市軌道交通信號系統(tǒng)中的主要或重要器件在運(yùn)用中的安全可靠就

(),、

是保證各種信號設(shè)備正常使用的必要條件為此城市軌道交通信號對繼電器提出了極其嚴(yán)

。,

格的要求

:

2

··

第一章信號繼電器

動作必須可靠準(zhǔn)確

(1)、。

使用壽命長

(2)。

有足夠的閉合和斷開電路的能力

(3)。

有穩(wěn)定的電氣特性和時間特性

(4)。

在周圍介質(zhì)溫度和濕度變化很大的情況下均能保持很大的電氣絕緣強(qiáng)度

(5),。

五、繼電器分類

繼電器類型繁多可按不同方式分類如下

,:

按動作原理分類可分為電磁繼電器和感應(yīng)繼電器

1.,

電磁繼電器是通過繼電器線圈中的電流在磁路的氣隙鐵芯與銜鐵之間中產(chǎn)生電磁力

(),

吸引銜鐵帶動接點(diǎn)動作的此類繼電器數(shù)量最多

,。。

感應(yīng)繼電器是利用電流通過線圈產(chǎn)生的交變磁場與另一交變磁場在翼板中所感應(yīng)的電流

相互作用產(chǎn)生電磁力使翼板轉(zhuǎn)動而動作的

,。

按動作電流分類可分為直流繼電器和交流繼電器

2.,

直流繼電器是由直流電源供電的它按所通電流的極性又可分為無極偏極和有極繼電

。,、

器直流繼電器都是電磁繼電器

。。

交流繼電器是由交流電源供電的它按動作原理有電磁繼電器也有感應(yīng)繼電器

。,,。

整流式繼電器雖然用于交流電路中但它用整流元件將交流電整流為直流電所以其實(shí)質(zhì)

,,

上是直流繼電器

。

按輸入量的物理性質(zhì)分類可分為電流繼電器和電壓繼電器

3.,

電流繼電器反映電流的變化它的線圈必須串聯(lián)在所反映的電路中該電路中必有被反

,。

映的器件如電動機(jī)繞組信號燈泡等

,、。

電壓繼電器反映電壓的變化它的線圈勵磁電路單獨(dú)構(gòu)成

,。

按動作速度分類可分為正常動作繼電器和緩動繼電器

4.,

正常動作繼電器銜鐵動作時間為大部分信號繼電器屬于此類通常不要加

0.1~0.3s。,

正常動作四個字簡稱為繼電器

“”,。

緩動繼電器銜鐵動作時間超過分為緩吸緩放時間繼電器是利用脈沖延時電路

0.3s,、。

或軟件設(shè)定使之緩吸緩放型繼電器則利用短路銅環(huán)產(chǎn)生磁通使之緩動主要取其緩放特性

。,。

按接點(diǎn)結(jié)構(gòu)分類可分為普通接點(diǎn)繼電器和加強(qiáng)接點(diǎn)繼電器

5.,

普通接點(diǎn)繼電器具有開斷功率較小的接點(diǎn)能力以滿足一般信號電路的要求多數(shù)繼電器

,,

為普通接點(diǎn)繼電器通常不要加普通接點(diǎn)四個字簡稱為繼電器

,“”,。

加強(qiáng)接點(diǎn)繼電器具有開斷功率較大的接點(diǎn)的能力以滿足電壓較高電流較大的信號電路

,、

的要求

。

按工作可靠程度分類可分為安全型繼電器和非安全型繼電器

6.,

安全型繼電器型是無須借助于其他繼電器亦無須對其接點(diǎn)在電路中的工作狀態(tài)進(jìn)

(N),

行監(jiān)督檢查其自身結(jié)構(gòu)即能滿足一切安全條件的繼電器其特點(diǎn)是

,,:

當(dāng)線圈斷電時銜鐵可借助于自身重量釋放從而使前接點(diǎn)可靠斷開

(1),,。

選用合適的接點(diǎn)材料構(gòu)成非熔接性前接點(diǎn)或采用能防止接點(diǎn)熔接的特殊結(jié)構(gòu)例如

(2),,(

接熔斷器接點(diǎn)串聯(lián)

、)。

3

··

城市軌道交通信號基礎(chǔ)設(shè)備

當(dāng)一組不應(yīng)閉合的后接點(diǎn)仍然閉合時結(jié)構(gòu)上能防止所有前接點(diǎn)閉合

(3),。

非安全型繼電器型是必須監(jiān)督檢查接點(diǎn)在電路中的工作狀態(tài)以保證安全條件的繼

(C),

電器其特點(diǎn)是

,:

由于繼電器在使用時已檢查了銜鐵的釋放因此不必采用非熔接性接點(diǎn)材料

(1),。

當(dāng)一組不應(yīng)閉合的前接點(diǎn)仍然閉合時結(jié)構(gòu)上能保證所有后接點(diǎn)不閉合反之亦然

(2),。。

型繼電器主要依靠銜鐵自身釋放故又稱重力式繼電器型繼電器主要依靠彈簧彈力釋放

N,,C

銜鐵故又稱彈力式繼電器一般說來型繼電器的安全性可靠性高于型繼電器

,。,N、C。

第二節(jié)安全型繼電器

系列安全型繼電器是由我國自行設(shè)計和制造的經(jīng)幾十年的運(yùn)用考驗(yàn)證明其安全

AX,。,

可靠性能穩(wěn)定能滿足信號電路對繼電器提出的各種要求它是我國鐵路信號繼電器的主要

、,。

定型產(chǎn)品也廣泛應(yīng)用于城市軌道交通之中

,。

一、安全型繼電器概述

安全型繼電器是直流系列的重彈力式直流電磁繼電器其典型結(jié)構(gòu)為無極繼電器

24V,,

其他各型繼電器由無極繼電器派生因此絕大部分零件都能通用

。,。

插入式和非插入式

1.

安全型繼電器分為插入式和非插入式插入式多為單獨(dú)使用非插入式常使用于有防塵

。,

外殼的組匣中兩者的區(qū)別僅在于插入式繼電器帶有透明性很好的外罩由聚甲基丙烯酸甲

。,(

酯或聚碳酸酯制成用以密封防塵同時為了與插座配合使用插入式繼電器安裝在酚醛塑料

),,,

制成的膠木底座上插入式無極繼電器如圖所示

。1-3。

圖插入式無極繼電器單位

1-3(:mm)

4

··

第一章信號繼電器

插入式繼電器的外形尺寸為重量為非插入

163mm×48.5mm×160mm,1.2~1.8kg;

式繼電器的外形尺寸為視不同品種略有不同

(131~149)mm×35mm×(105~140)mm(),

重量為

1.0~1.6kg。

在實(shí)際使用中為便于維修多采用插入式繼電器

,,。

安全型繼電器的型號表示法

2.

安全型繼電器型號用漢字拼音字母和數(shù)字表示字母表示繼電器種類數(shù)字表示線圈的電

,,

阻值單位例如繼電器型號的含義見表

(Ω),。1-1。

型繼電器

AX

表1-1繼電器代號含義表

含義含義

代號代號

安全型其他類型安全型其他類